绿色数据中心评价指标:PUE、DCIE、WUE、CUE、IUE一文读懂

作者:兰洋科技    浏览量:4552    时间:2023年05月07日    标签: 绿色数据中心 PUE DCIE WUE CUE IUE

绿色、低碳、可持续是数据中心发展的重要目标。绿色数据中心是指数据机房中的IT系统、制冷、照明和电气等能取得最大化的能源效率和最小化的环境影响,我们可以从建筑节能、运营管理、能耗指标等方面来衡量一个数据中心是否为“绿色”。

2015年,绿色网格组织TGG在全球范围内首次推出“PUE评测”和“数据中心绿色等级评估”,“数据中心绿色等级”从能源效率、节能技术、绿色管理三个维度对数据中心进行评估和综合评分,并设置了创新性探索、绿色建筑等加分项目,由总分得到该数据中心对应的等级(1A-5A)。

在绿色等级评估技术方法中,对IT设备、制冷设备和其他设备提供了节能技术参考,相应的性能评价指标主要有PUE。此外,WUECUEIUE等指标也是重要的参考指标。

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01、PUE与DCIE

PUE(能源利用效率)不但是数据中心研究、设计、设备制造、建设和运维人员最为熟悉的数据中心能源效率指标,也是政府评价数据中心工程性能的主要指标,更是绿色数据中心节能政策的重要抓手。

绿色网格组织TGG于2007年,制定了数据中心能效比指标PUE,其基本计算方法如下:

PUE = 数据中心总能耗/IT设备能耗

其中,数据中心总能耗包括IT设备能耗和制冷设备、配电设备以及其他设备的能耗,其值大于1,越接近1表明非IT设备耗能越少,即能效水平越好。

根据工信部印发的《新型数据中心发展三年行动计划(2021-2023年)》,至2023年底,新建大型及以上数据中心PUE降低到1.3以下,严寒和寒冷地区力争降低到1.25以下。北京作为数据中心的重要枢纽,管控则更为严格,最低值直逼1.15。

作为评价数据中心的能耗指标,DCIE(数据中心基础设施效率)同样非常重要,它是PUE的倒数,其计算方法如下:

DCIE = IT设备能耗/数据中心总能耗

DCIE反映IT设备在数据中心总能耗中的占比,其值小于1,越接近1越好。不同于PUE,DCIE值越大越好,而PUE则是越小越好。

02、WUE

随着超大数据中心的发展,冷水系统方案得到越来越多的应用,随着也带来了大量水资源消耗及循环水的净化处理问题。从能源利用的综合角度来看,单纯地靠PUE指标难以全面准确地评估数据中心的能耗水平,为全面合理地评价绿色数据中心性能,TGG在2009年提出水利用效率评价指标WUE,单位为L/kW·h。其计算方法如下:

WUE=数据中心水资源的全年消耗量/数据中心IT设备全年耗电量

采用水冷空调系统的数据中心,其耗水主要包括冷却水蒸发、冷却水排水、IT房间加湿用水、软化水设备用水、设备维护用水和柴发系统运行及维护用水。

WUE指标目前还没有被广泛用于工业中,但水已经成为数据中心十分显著的因素。制冷系统采用水蒸发冷却方案可以降低PUE值,但同时也带来了水资源消耗的升高,PUE与WUE存在一定的负相关性。因此,在实际工程中需要进行权衡,找到两者之间合理的平衡区间。

03、CUE

2021年,碳达峰碳中和被首次写入政府工作报告。碳达峰是指2030年前,二氧化碳的排放不再增长,达到峰值之后逐步降低。碳中和是指通过植物造树造林、节能减排等措施,抵消企业等在生产过程产生的二氧化碳,实现二氧化碳“零排放”。

绿色网络组织TGG于2010年提出CUE(碳利用效率指标),用于测量数据中心每天的碳使用量。最完美的CUE值是0.0,这意味着在数据中心运营中没有产生任何碳排放

CUE是双碳背景下数据中心运营可量化碳排放指标,作为综合性指标不仅要减少数据中心的碳排放,还要减少数据中心的PUE和柴油发动机等其他发电碳排放,增加可再生能源发电,比如光伏、风电等。

04、IUE

为了综合评价数据中心的基础设施资源利用情况,绿色网格组织TGG于2019年6月正式发布《基础设施使用效率(IUE) 》白皮书。

IUE(基础设施使用率)旨在解决数据中心面临的两个主要问题:一是如何有效使用基础设施资源以最大限度地降低运营风险,二是最大限度地使用现有资源,避免在未充分使用昂贵资源时修建或租赁新设施。

IUE主要涵盖五个基础设施资源要素:电量供应、电量分配、制冷量和机架U位数量,其计算方法如下:

IUE=资源消耗量/设计容量

相比于PUE,IUE要复杂得多,它提供了一套方法论,指导数据中心用户可以从上述五个方面去提高数据中心基础设施使用率,从而建设高效数据中心,最终降低总拥有成本TCO。

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